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DISPOSITIF DE TRAITEMENT THERMIQUE DES GAZ.
L'invention concerne un dispositif de traitement thermique des gaz en particulier de l'air, au moyen de surfaces d'évaporation disposées dans un canal dans lequel circulent les gaz et imprégnées par un liquide d'é- vaporation.
Divers dispositifs de refroidissement des gaz par évaporation d'un liquide sur des surfaces d'évaporation sont connus, mais ont tous donné de mauvais résultats, car on n'a pas réussi jusqu'à présent à répartir uni- formément le liquide d'évaporation sur les surfaces d'évaporation.
Il existe déjà des dispositifs connus de ce type, dont les sur- faces d'évaporation sont disposées horizontalement et sur lesquelles le li- quide d'évaporation arrive latéralement. Mais il est à peu près impossible avec ces dispositifs d'obtenir un courant de gaz froid continu et uniformé- ment et légèrement saturé par le liquide d'évaporation. Outre que des moyens compliqués et coûteux sont nécessaires pour faire arriver le liquide d'éva- poration latéralement,le réglage de cette arrivée donne lieu aussi à des difficultés à peu près insurmontables, car la quantité de liquide d'évapora- tion qui arrive doit correspondre au courant de gaz. De plus il est néces- saire de prévoir des moyens de recueillir et d'évacuer le liquide d'évapo- ration en excès qui s'égoutte.
Suivant une autre solution connue les dispositifs comportent des surfaces d'évaporation verticales disposées dans le canal parcouru par le courant de gaz, et on se propose de résoudre la difficulté de faire arri- ver le liquide d'évaporation par aspiration jusqu'à la partie supérieure des surfaces d'évaporation en donnant à la partie inférieure des surfaces d'éva- poration qui plongent dans le liquide d'évaporation une épaisseur beaucoup plus forte et en faisant diminuer cette épaisseur progressivement de bas en
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haut. Ce dispositif ne permet pas non plus d'obtenir un courant de gaz froid, continu, uniforme et légèrement saturé par le liquide d'évaporation, car les intervalles entre les surfaces d'évaporation ne sont pas constants.
Alors que la section de passage du courant de gaz est étroite dans la partie infé- rieure des surfaces d'évaporation et que le courant s'y refroidit fortement, et se sature fortement de liquide, la section de passage du courant de gaz est trop large, dans la partie supérieure, et par suite il ne vient qu'insuf- fisamment en contact avec les surfaces d'évaporation et par conséquent'se refroidit mal. Mais les surfaces d'évaporation ainsi disposées ont encore l'inconvénient de faire diminuer proportionnellement la surface d'évapora- tion totale, du fait du grand intervalle qui sépare les diverses surfaces, ou si la surface d'évaporation totale reste la même d'obliger à augmenter notablement les dimensions du canal de circulation.
L'invention a pour objet un dispositif de traitement thermi- que des gaz, en particulier de l'air, du type précité, qui permet de remé- dier aux inconvénients des dispositifs connus et de réaliser d'une manière simple et économique le refroidissement des gaz par un courant de gaz con- tinu, uniforme et légèrement saturé par un liquide d'évaporation..
On arrive à ce résultat suivant l'invention en disposant ver- ticalement dans le canal les surfaces d'évaporation dans une position paral- lèle au sens de circulation du courant et à des distances constantes et en les faisant plonger dans un récipient du liquide d'évaporation disposé au- dessous du canal..
Il ne convient souvent pas que dans les dispositifs du type précité, le gaz à refroidir soit plus ou moins saturé de liquide d'évapora- tion. Par suite suivant une importante caractéristique de l'invention, on dispose entre les surfaces d'évaporation des tuyaux en forme de poches, qui servent d'échangeurs de chaleur entre le courant de gaz principal qui passe devant les surfaces d'évaporation et une portion de ce courant passant dans les tuyaux.
Pour améliorer le rendement on peut partager et décaler entre elles les surfaces d'évaporation dans le sens de circulation ou leur donner une forme ondulée.
De préférence les surfaces d'évaporation sont suspendues sur des supports uniformément répartis dans la partie supérieure du canal. Ce résultat peut être obtenu en étendant les surfaces d'évaporation entre des supports uniformément répartis dans la partie supérieure du canal et dans le récipient du liquide d'évaporation. Les surfaces d'évaporation peuvent consister en bandes de tissu, rubans, bandes, fils, plaques ou baguettes.
Cependant on emploie de préférence des bandes de tissu, qui passent alterna- tivement en une seule pièce sur les supports supérieurs et sur les supports inférieurs et sont maintenues en tension en suspendant ou supportant les supports élastiquement, 'de façon à assurer un intervalle constant entre les surfaces d'évaporation.
De plus il est important de traiter les surfaces d'évaporation avec une substance favorisant l'action capillaire. Un procédé de traitement des surfaces d'évaporation qui constitue une importante caractéristique de l'invention consiste à les débarrasser des substances qui y adhèrent et les empêchent de se mouiller, en les traitant par des produits de décatissage, en les débarrassant des produits de décomposition des apprêts et des pro- duits de décatissage par lavage, en les imprégnant par des substances en augmentant la surface, par exemple en les malaxant dans une suspension d'03 à l'état de fine division (alumine, kaolin, etc.) et en les débarrassant par ringage des particules peu adhérentes du produit d'imprégnation. On peut re- couvrir les surfaces d'évaporation par une couche de substance poreuses et en augmentant la surface.
Cette couche peut contenir par exemple de l'alumi- ne.
Les bandes de tissu qui servent de surfaces d'évaporation dei- vent être disposées de façon que leurs fil-$ de trame soient perpendiculaires
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au liquide d'évaporation, car leur pouvoir d'absorption est plus fort que celui des fils de chaîne qui se dirigent dans le sens transversal, c'est-à- dire horizontalement. Les bandes de tissu sont mises en mouvement par des moyens appropriés, par exemple par le courant d'air lui-même ou d'autres moyens; on améliore ainsi notablement l'évaporation et, par suite, le re- froidissement.
De préférence le liquide d'évaporation est de l'eau. L'eau peut être pure, mais aussi contenir des substances qui favorisent l'action capillaire dans les surfaces d'évaporation, dites agents de mouillage.
Le récipient du liquide d'évaporation est rendu étanche à l'égard du canal par une plaque, par exemple en feutre ou substances ana- logues, qui ne compromet pas le pouvoir d'aspiration des surfaces d'évapo- ration qui la traversent. De préférence cette plaque comporte des fentes par lesquelles passent les surfaces d'évaporation.
Pour qu'en cas de diminution éventuelle du pouvoir d'aspira- tion des surfaces d'évaporation ou en cas d'encrassement de ces surfaces, il soit possible de les nettoyer ou de les remplacer sans difficulté, on peut construire les surfaces d'évaporation avec leurs supports et la plaque sous forme de groupe monobloc qu'on introduit dans le canal sous forme amo- vible. En même temps la plaque elle-même peut constituer une surface d'éva- poration.
Lorsque le dispositif comporte des tuyaux en forme de poches qui servent d'échangeurs de chaleur entre le courant de gaz principal qui passe devant les surfaces d'évaporation et un courant de gaz partiel qui passe dans les tuyaux, le courant de gaz partiel peut circuler dans le même sens que le courant de gaz principal ou en sens inverse.
Pour que le dispositif puisse servir au traitement thermique des gaz non seulement pour les refroidir, mais encore pour les chauffer, on peut y disposer deux canaux qui peuvent être mis en communication à volonté avec le courant de gaz principal et dont l'un comporte les surfaces d'évapo- ration et éventuellement l'échangeur de chaleur de refroidissement des gaz, tandis que l'autre rendu étanche à l'égard du récipient du liquide d'évapo- ration contient un dispositif de chauffage. De préférence les deux canaux sont parallèles et comportent à leur entrée un clapet mobile par lequel on fait passer le courant de gaz dans l'un ou l'autre canal.
De préférence tous les dispositifs suivant l'invention compor- tent un filtre à air à l'entrée des canaux pour empêcher les surfaces d'éva- poration de s'encrasser.
De plus, lorsqu'il s'agit d'un dispositif comportant un canal de refroidissement et un canal de chauffage, le réservoir du liquide d'éva- poration peut se trouver de préférence au-dessous des deux canaux. Il con- vient alors de rendre le canal de chauffage étanche à l'égard du récipient par une plaque aspirante et mouillée par des substances aspirantes et qui cède de l'humidité au courant de gaz chauffé. Cette plaque peut être recou- verte par une plaque amovible, imperméable à l'humidité ou à l'eau, de pré- férence en métal, lorsque le courant de gaz chaud ne doit pas recevoir d'hu- midité.
Lorsque le dispositif suivant l'invention doit être monté sur des véhicules, en particulier des automobiles et des avions, il peut en ou- tre être construit de façon à faire servir au refroidissement extérieur du local le courant principal de gaz passant devant les surfaces d'évaporation, une fois sorti du canal, et au refroidissement intérieur de ce local le courant de gaz partiel qui a passé dans l'échangeur de chaleur, s'est refroi- di et ne s'est pas enrichi en humidité. Cependant, pour faire arriver dans le courant de gaz partiel une certaine quantité d'humidité, on peut mélanger ce courant de gaz partiel avec une portion du courant de gaz principal, de préférence au moyen d'un clapet de mélange.
De plus, on peut faire arriver le courant de gaz principal en totalité ou en partie dans la paroi extérieu- re du local comportant de préférence un dispositif diviseur des courants.
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Sur le dessin ci-joint, qui représente sous forme schémati- que divers exemples de réalisation du dispositif suivant l'invention :
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif ne com- portant que des surfaces d'évaporation 5;
La fig. 2 est une coupe du dispositif de la fig. 1;
La fig. 3 est une coupe d'un dispositif comportant des surfa- ces d'évaporation décalées entre elles;
La fig. 4 est une coupe semblable à la fig. 3 d'un dispositif comportant des surfaces d'évaporation ondulées;
La fig. 5 est une coupe longitudinale d'un dispositif compor- tant un échangeur de chaleur à double circulation du gaz;
La fige 6 est une coupe transversale du dispositif de la fig.
5 ;
La fig; 7 est une coupe d'un dispositif comportant un échangeur de chaleur à double circulation du gaz et un second canal servant au chauffa- ge du gaz;
La fig. 8 est une coupe longitudinale suivant la ligne VIII- VIII de la fig. 7 et à plus petite échelle et
La fig. 9 représente un détail.
Dans toutes les formes de réalisation représentées, l'envelop- pe qui entoure le dispositif est désignée par 1, les surfaces d'évaporation par 2le réservoir contenant le liquide d'évaporation par 3, le canal de passage du courant de gaz principal par 4 et la plaque qui rend le réservoir 3 étanche par rapport au canal 4 par 7.
Les surfaces d'évaporation 2 de la forme de réalisation des fig. 1 et 2 ont la forme d'une bande qui passe sur des supports 5 disposés dans la partie supérieure du canal 4 et au-dessous de supports 5' disposés dans le réservoir 3.
Les surfaces d'évaporation 2 sont toujours tendues pour rendre l'intervalle qui les sépare aussi constant que possible et les empêcher de venir en contact entre elles. La manière dont les surfaces d'évaporation sont tendues n'a aucune importance. Elles peuvent donc être tendues comme l'indi- quent les fig. 1 et 2 sur lesquelles la bande qui forme les surfaces d'éva- poration, est fixée sur les parois de l'enveloppe 1 par l'intermédiaire de ressorts 6. Mais les supports respectifs 5 et 5' peuvent aussi être élasti- ques eux-mêmes ou être suspendus élastiquement.
Le courant de gaz qui circule dans le canal 4 dans la direction de la flèche A-B de la forme de réalisation des fig. 1 et 2 est engendré par un ventilateur 9. Mais il peut aussi s'agir d'un courant de gaz engendré d'u- ne autre manière, par exemple du vent qui résulte de la marche d'un véhicule.
Le courant de gaz peut traverser un filtre 10 avant de pénétrer dans le ca- nal 4 pour empêcher les surfaces d'évaporation de s'encrasser.
Le fonctionnement du dispositif de la forme de réalisation des fig. 1 et 2 est le suivant : le courant d'air engendré par le ventilateur 9 pénètre dans le canal 4 derrière le ventilateur 9 et traverse le filtre 10.
I1 passe ensuite dans la direction A-B entre les surfaces d'évaporation 2, se refroidit en contact avec ces surfaces puis sort du canal 4 une fois re- froidi et enrichi en humidité. Le liquide entraîné par le courant d'air sur les surfaces d'évaporation 2 est remplacé en permanence par l'aspiration des surfaces d'évaporation 2 dans le réservoir 3 du liquide d'évaporation.
On peut faire varier le degré de refroidissement du courant d'air et la quantité d'humidité absorbée par lui par la vitesse de circula- tion et surtout par la forme de construction des surfaces d'évaporation 2.
Il est important de construire les surfaces d'évaporation de façon qu'elles. aspirent fortement et uniformément le liquide jusqu'à leur limite supérieure,,
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afin de rendre leur degré d'humidification uniforme sur toute leur surface.
Ce résultat qui constitue une importante caractéristique de I'invention ne peut être obtenu, avec les substances connues à envisager pour former les surfaces d'évaporation 2, que par un traitement approprié.
En conséquent, on débarrasse les surfaces d'évaporation 2 des substances qui y adhèrent généralement et les empêchent de se mouiller, on élimine les produits de décomposition des apprêts et des produits de dé- catis sage, on les imprègne par des substances en augmentant la surface, par exemple en les malaxant dans une suspension Al2O3 à l'état de fine division et en les débarrassant finalement par rinçage des particules peu adhérentes du produit d'imprégnation. On obtient ainsi des surfaces d'évaporation qui aspirent uniformément jusqu'à leur bord supérieur le liquide d'évaporation en quantité et à une vitesse plus que suffisante.
Les surfaces d'évaporation 2 peuvent consister en bandes de tissu, rubans, bandes, fils, plaques ou baguettes en donnant toutefois la préférence à un tissu en une matière susceptible de se mouiller. On peut aussi traiter en supplément les surfaces d'évaporation par une substance spéciale favorisant l'action capillaire. De plus, on peut les recouvrir d'u- ne couche spéciale de substance poreuse ou en augmentant la surface, et con- tenant par exemple de l'alumine.
Le liquide d'évaporation consiste de préférence en eau, qu'on trouve à sa disposition pratiquement partout. Le liquide d'évaporation peut aussi contenir des substances dites de mouillage, qui favorisent l'action capillaire dans les surfaces d'évaporation. De plus, il peut contenir des substances volatiles à bas points d'ébullition ou consister en substances à cette nature. Enfin il peut contenir des parfums pour rendre agréable à l'odorat le courant d'air ou de gaz qui passe dans le dispositif.
En général, les surfaces d'évaporation 2 sont disposées en principe verticalement dans le canal et parallèlement au sens de circula- tion des gaz. Elles pénètrent de préférence jusqu'au fond du liquide d'éva- poration qui se trouve dans un réservoir 3 situé au-dessous du canal 4. De préférence, leur forme est choisie de façon à faire passer le courant d'air à refroidir sous une faible résistance sur une surface utile d'évaporation aussi grande que possible. Mais il peut être également avantageux de parta- ger les surfaces d'évaporation et de les décaler l'une par rapport à l'autre, fig. 3, ou de leur donner une forme ondulée dans le sens de la circulation, fige 4.
Pour pouvoir nettoyer de temps en temps les surfaces d'évapo- ration 2 ou leur faire subir à plusieurs reprises un traitement améliorant leur pouvoir d'absorption, il peut être avantageux de les construire avec leurs supports, la plaque d'étanchéité 7 et le dispositif servant à les ten- dre, sous forme de groupe monobloc qu'on introduit dans le canal 4 sous forme amovible. Mais les surfaces d'évaporation 2 peuvent aussi être construites à cet effet de façon à constituer chacune un élément séparé par exemple sous forme d'une bande de tissu entourée par un cadre peu épais ne gênant pas la circulation du gaz.
On peut introduire plusieurs de ces surfaces d'évapora- tion dans des évidements en forme de peignes, séparés par des intervalles égaux, d'une portion ou support supérieur ou inférieur, ce qui a encore l'a- vantage de permettre de faire correspondre aux conditions nécessaires de re- froidissement le nombre des surfaces d'évaporation 2 en retirant certaines surfaces ou en en ajoutant d'autres.
La plaque 7 qui rend étanche le réservoir du liquide d'évapo- ration par rapport au canal est construite de façon à ne pas faire diminuer le pouvoir d'absorption des surfaces d'évaporation qui la traversent. La pla- que 7 peut servir en même temps de surface d'évaporation. Elle peut être par exemple en feutre ou matière analogue et comporter des entailles par les- quelles passent les surfaces d'évaporation 2.
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Les fig. 5 et 6 représentent une autre forme de réalisation de l'invention., La forte quantité d'humidité absorbée par l'air dans le dispositif des fig. 1 et 2 peut être parfois très nuisible surtout lorsqu'il s'agit de locaux à refroidir de faible volume. Par suite, suivant une autre forme de réalisation du dispositif suivant l'invention, celui-ci est construit de façon à débiter un courant de gaz refroidi et sec, c'est-à-dire non humi- difié. A cet effet,on dispose dans le canal 4 entre les surfaces d'évapora- tion 2, des tuyaux 11 en forme de poches, qui servent d'échangeurs' de cha- leur entre le courant de gaz principal qui passe devant les surfaces d'éva- poration 2 et un courant de gaz partiel qui passe dans les tuyaux 11..
Le courant de gaz total se sépare à peu de distance avant de pénétrer dans le dispositif, le courant de gaz principal passant sur les' surfaces d'évaporation, s'humidifiant, se refroidissant et sortant finale- ment du dispositif. On fait passer un courant de gaz partiel prélevé dans le courant de gaz total par les tuyaux 11 en forme de poches et on le fait' ' sortir séparément du courant de gaz principal. Le courant principal qui s'est refroidi en passant sur les surfaces d'évaporation 2 cède une partie de sa chaleur négative en passant 'sur la surface extérieure des tuyaux 11, qui sous forme d'échangeurs de chaleur refroidissent le courant de gaz partiel.
Suivant la fig. 5, le courant de gaz principal circule dans la direction A-B et le courant de gaz partiel dans la direction A-C. Le courant de gaz principal humidifié peut servir au refroidissement aux points ou cette humidité n'est pas nuisible, tandis que le courant de gaz partiel non humidifié sert au refroidissement aux points où cette accumulation d'hu- midité serait gênante. Tel peut être le cas des véhicules par exemple, en particulier des automobiles, où le volume du local à refroidir est relati- vement petit.
Le courant de gaz principal humidifié peut servir à sa sortie du dispositif à refroidir extérieurement le local, par exemple la paroi de séparation entre la chambre du moteur et le local à l'extérieur, tandis que le courant de gaz partiel ayant passé par l'échangeur de chaleur, refroidi et non humidifié sert à refroidir le local à l'intérieur.
Il peut être parfois nécessaire de mélanger avec le courant de gaz partiel non humidifié des quantités déterminées et en proportions à choisir l'air de refroidissement humidifié, et par suite on peut disposer dans le canal 4 un clapet 12 qui réunit le courant de gaz principal avec le courant de gaz partiel une fois refroidis, et qui permet de former le mé- lange en proportions voulues.
Les sens de circulation du courant de gaz principal et du cou- rant de gaz partiel n'ont pas une grande importance. Dans la forme de réa- lisation de la fig. 5, les deux courants de gaz circulent d'une manière gé- nérale dans le même sens; mais s'il parait avantageux de le faire, les deux courants peuvent circuler en sens inverses, en employant pour faire circuler les deux courants un ventilateur commun ou un ventilateur séparé pour chacun des courantso On peut aussi prévoir des ventilateurs exerçant des actions différentes, actionnés par une commande commune, par exemple par un seul moteur électrique.
Les fig. 7 et 8 représentent une troisième forme de réalisa- tion importante du dispositif suivant l'invention. Pour pouvoir refroidir ou réchauffer le courant de gaz suivant les besoins, on peut prévoir dans le dispositif deux canaux qui peuvent être mis en communication à volonté avec le courant de gaz total, dont le premier, c'est-à-dire le canal 4, contient de la manière décrite ci-dessus les surfaces d'évaporation 2 et éventuellement d'échangeur de chaleur 11 servant à refroidir le gaz,.et le second désigné par 13, étanche par rapport au réservoir du liquide d'éva- poration contient un dispositif de chauffage 14.
Les deux canaux 4 et 13 sont disposés de préférence parallèlement entre eux, et comportent dans la paroi 15 qui les sépare et à leur entrée un clapet mobile 16, qui permet de faire passer le courant de gaz total dans le canal 4 dans la direction A-B, ou dans le canal 13 dans la direction A-D. La poignée de commande du clapet 16 peut être accouplée avec un interrupteur, qui au moment où on raccorde
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le canal 13 dans le courant de gaz total met en même temps en circuit un dispositif de chauffage commandé par exemple électriquement et interrompt le chauffage au moment où on ramène le clapet 16 dans son autre position.
De préférence le réservoir 3 du liquide d'évaporation de'cette forme de réalisation se prolonge au-dessous des deux canaux 4 et 13. Le'ré- servoir 3 peut ainsi être sensiblement plus bas que dans les formes de réa- lisation des fig. 1 et 2 et des fig. 5 et 6. Mais la forme'de réalisation des fig. 7 et 8 peut aussi être construite de façon à humidifier aussi l'air chauffé. A cet effet, le canal de chauffage 13 peut être rendu étanche par' rapport au réservoir 3 par une plaque absorbante 7 qui est mouillée par une substance absorbante 17 et a la forme d'une surface d'évaporation. L'action d'humidification de cette plaque 7 peut être supprimée par une plaque amo- vible imperméable à l'humidité, de préférence en métal, 18, qui est posée sur la plaque 7 dans le canal 13 et peut être posée ou retirée suivant les besoins.
Le détail de la fig. 9 consiste en un diviseur de circulation
19, qui peut être disposé par exemple sur la cloison de séparation entre la chambre du moteur et le local d'un véhicule, de façon à refroidir cette cloi- son à l'extérieur avec de l'air de refroidissement humidifié. Ce diviseur de circulation 19 est nécessaire par exemple, lorsqu'il n'est pas possible d'installer un dispositif de refroidissement en haut sur la cloison de sé- paration, pour permettre à l'air froid de se diriger vers le bas.
Le dessin ne représente que les formes de réalisation les plus importantes de l'invention, qui font l'objet de la description. De nombreu- ses autres formes de réalisation sont encore possibles dans le cadre de l'in- vention. De nombreuses solutions possibles concernent surtout la marche du dispositif avec des mélanges d'air par exemple de l'air humidifié et de l'air non humidifié, de l'air refroidi ou d'une part de l'air refroidi et d'autre part de l'air chauffé, solutions qui n'ont été qu'indiquées. De plus de nom- breuses solutions sont possibles en ce qui concerne la forme de construction du dispositif au point de vue technique du chauffage et de la circulation.